CN218202216U - 一种高产率干冰生产装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种高产率干冰生产装置，包括：原料罐，用于存储二氧化碳原料；回冷器，所述回冷器具有回冷器热侧与回冷器冷侧，所述回冷器热侧通过原料管道与所述原料罐相连，所述回冷器冷侧通入第一冷媒；过冷器，所述过冷器具有过冷器热侧与过冷器冷侧，所述过冷器热侧通过预冷后管道与所述回冷器相连，所述过冷器冷侧通入第二冷媒；和干冰机，通过过冷管道与所述过冷器相连。本申请的高产率干冰生产装置，可将干冰制取率提高10～18％，经济效益显著，且减少了干冰制取过程中的二氧化碳尾气排放，又具有良好的环保效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及干冰生产技术领域，具体涉及一种高产率干冰生产装置。
背景技术
当前，CO2液化及干冰制备可分为高压法(8MPa)和中压法(1.6MPa～2.5MPa)、低压法(0.7MPa～0.9MPa)。高压法可实现气体CO2在常温下液化，压缩机一般为三级压缩或四级压缩，能耗非常大，液化CO2再经节流膨胀降温，部分液态CO2转化为雪状固态后进入干冰机成型制备干冰。中压法和低压法可实现气体CO2在低温条件(如深冷技术)下液化，再经节流膨胀进一步降温，部分液态CO2转化为雪状固态后进入干冰机成型制备干冰，压缩机功耗相对高压法低很多。
现有干冰机一般是利用中低压液体CO2的节流膨胀降温，使部分液体CO2凝结成固体雪状CO2，然后，在干冰成型机内经柱塞紧压成密实的块状或粒状产品。通常，可以将液态CO2在中压(1.6MPa～2.5MPa)或低压(0.7MPa～0.9MPa)下通过自动加料阀引入干冰压制机的雪桶，桶内压力稍高于三相点压力(约0.55MPa)。加料量由定时器控制或根据雪桶内液面高度进行调节。节流膨胀降压使部分液态CO2汽化，产生的冷蒸汽通过热交换使液态CO2进一步冷却。当冷却到三相点温度(-56.6℃)以下，压力降到0.518MPa时，液态CO2固化成雪状干冰。最后用压机把生成的雪状CO2压成干冰块或颗粒。传统干冰机通过较高压力的液体节流汽化部分凝固后制成干冰，即将液态二氧化碳节流汽化分离气体二氧化碳后，压缩放热固化的部分雪状二氧化碳才能得到干冰，其中损失的二氧化碳气体的量约为获得的干冰量的二倍，干冰产率仅为30～40％。60％以上的二氧化碳作为尾气排放掉，增大了二氧化碳排放量。因此，目前的干冰生产总值具有产率低、成本高、二氧化碳排放量大的缺陷。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种高产率干冰生产装置，包括：
原料罐，用于存储二氧化碳原料；
回冷器，所述回冷器具有回冷器热侧与回冷器冷侧，所述回冷器热侧通过原料管道与所述原料罐相连，所述回冷器冷侧通入第一冷媒；
过冷器，所述过冷器具有过冷器热侧与过冷器冷侧，所述过冷器热侧通过预冷后管道与所述回冷器相连，所述过冷器冷侧通入第二冷媒；和
干冰机，通过过冷管道与所述过冷器相连。
可选地，所述干冰机的尾气出口与所述回冷器的冷侧入口相连，从而将所述干冰机排出的低温干冰尾气作为所述第一冷媒通入所述回冷器冷侧。
可选地，所述第一冷媒为-78℃低温干冰尾气。
可选地，所述第二冷媒为-60℃以下的低温冷媒。
可选地，所述回冷器为板翅式换热器、板式换热器、列管换热器或缠绕管换热器。
可选地，所述过冷器为板翅式换热器、板式换热器、列管换热器或缠绕管换热器。
可选地，所述原料7罐内储存的为1.6～2.5MPa、-26～-12℃的液体二氧化碳。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
本申请的高产率干冰生产装置，可将干冰制取率提高10～18％，经济效益显著，且减少了干冰制取过程中的二氧化碳尾气排放，又具有良好的环保效益。
附图说明
图1为高产率干冰生产装置的结构示意图。
原料罐-1；原料管道-2；回冷器-3；预冷后管道-4；过冷器-5；过冷后管道-6；干冰机-7。
具体实施方式
结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
图1为高产率干冰生产装置的结构示意图。参见图1，高产率干冰生产装置包括：原料罐1、回冷器3、过冷器5和干冰机7。原料罐1用于存储液体二氧化碳原料，具体为1.6～2.5MPa、-26～-12℃的液体二氧化碳，此时液体二氧化碳焓值为105～115Kcal/Kg。原料罐1通过原料管道2与回冷器3热侧相连，用于将原料罐1内的液体二氧化碳靠压力差送入回冷器3中。
所述回冷器3具有回冷器3热侧与回冷器3冷侧，所述回冷器3热侧通过原料管道2与所述原料罐1相连，所述回冷器3冷侧通入第一冷媒。所述干冰机7的尾气出口与所述回冷器3的冷侧入口相连，从而将所述干冰机7排出的低温干冰尾气作为所述第一冷媒通入所述回冷器3冷侧。具体的，所述第一冷媒为-78℃低温干冰尾气。
其中，原料罐1内的原料二氧化碳通过原料管道2进入回冷器3热侧，而从干冰机7出来的-78℃低温干冰尾气进入回冷器3冷侧，对液体二氧化碳进行预冷，通过回收低温干冰尾气中的冷量可将回冷器3热侧处温度降至-32～-18℃。
所述过冷器5具有过冷器5热侧与过冷器5冷侧，所述过冷器5热侧通过预冷后管道4与所述回冷器3相连，所述过冷器5冷侧通入第二冷媒。
经过回冷器3预冷后的液体二氧化碳从回冷器3热侧出来后经预冷后管道4进入过冷器5热侧，对原料二氧化碳进一步降温，过冷器5冷侧通入-60℃以下的低温冷媒，从过冷器5出来的原料二氧化碳降温至-55℃，此时液态二氧化碳焓值降至91Kcal/kg。
干冰机7通过过冷管道与所述过冷器5相连。过冷至-55℃的液态二氧化碳经过冷后管道6送至干冰机7制取干冰，制取干冰过程中产生的低温干冰尾气则返回回冷器3冷侧对原料二氧化碳进行降温。
本申请中的回冷器3和过冷器5可选用板翅式换热器、板式换热器、列管换热器、缠绕管换热器等，优选板翅式换热器。同时回冷器3和过冷器5应尽量靠近干冰机7布置，以减少管道输送过程中的冷量损失。
干冰制取率＝(Ig-Il)/(Ig-Is)＝(173.09-Il)/136.44(I)
式中：Ig——减压后气体二氧化碳焓值
Il——减压前液体二氧化碳焓值
Is——减压后固体二氧化碳焓值
从上式可看出干冰的收率主要取决于减压前液体二氧化碳的状态及焓值，减压前液体二氧化碳的焓值越低，减压后所得固体二氧化碳的比率就越高。因此若要提高干冰的制取率就要尽可能的降低减压前液体二氧化碳的焓值。
本申请主要针对中压法(1.6～2.5MPa)制取干冰的装置进行改进，提高其干冰制取率。
①二氧化碳原料罐1内的液体二氧化碳(1.6～2.5MPa、-26～-12℃)，此时液体焓值为105～115Kcal/Kg，经过原料管道2靠压力差进入回冷器3；
②液体二氧化碳进入回冷器3热侧，从干冰机7出来的-78℃低温干冰尾气进入回冷器3冷侧，对原料二氧化碳进行预冷，通过回收低温干冰尾气中的冷量可将回冷器3热侧出温度降至(-32～-18℃)；
③预冷后的原料二氧化碳从回冷器3热侧出来后经预冷后管道4进入过冷器5热侧，对原料二氧化碳进一步降温，过冷器5冷侧通入-60℃以下的低温冷媒，从过冷器5出来的原料二氧化碳降温至-55℃，此时液态二氧化碳焓值降至91Kcal/kg；
④过冷至-55℃的液态二氧化碳经过冷后管道6送至干冰机7制取干冰。
通过上式(I)可计算出优化前干冰制理论取率约为42～50％，优化后干冰理论制取率约为60％，干冰制取率提高10～18％，大大提高了干冰的制取率。
以1000kg/h液态二氧化碳原料为基准，过冷器5热负荷约为12～20KW，冰机耗电量约为18～30KW.h，电价以0.7元/度计，电费为12.6～21元/h。干冰提高的产量为100～180kg/h，干冰售价以2.5元/kg计，产生的价值约250～450元/h。由此可见，对液态二氧化碳原料进行过冷后再进入干冰机7可多产生200元以上的利润。
以一个10万吨/年液态二氧化碳制干冰厂为例，通过本技术方案对原料液态二氧化碳进行过冷后每年可多产干冰1～1.8万吨，每年利润可增加2000万以上，同时减排1～1.8万吨二氧化碳尾气，具有显著的经济效率和良好的环保效益。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种高产率干冰生产装置，其特征在于，包括：
原料罐，用于存储二氧化碳原料；
回冷器，所述回冷器具有回冷器热侧与回冷器冷侧，所述回冷器热侧通过原料管道与所述原料罐相连，所述回冷器冷侧通入第一冷媒；
过冷器，所述过冷器具有过冷器热侧与过冷器冷侧，所述过冷器热侧通过预冷后管道与所述回冷器相连，所述过冷器冷侧通入第二冷媒；和
干冰机，通过过冷管道与所述过冷器相连。
2.根据权利要求1所述的高产率干冰生产装置，其特征在于，所述干冰机的尾气出口与所述回冷器的冷侧入口相连，从而将所述干冰机排出的低温干冰尾气作为所述第一冷媒通入所述回冷器冷侧。
3.根据权利要求2所述的高产率干冰生产装置，其特征在于，所述第一冷媒为-78℃低温干冰尾气。
4.根据权利要求1所述的高产率干冰生产装置，其特征在于，所述第二冷媒为-60℃以下的低温冷媒。
5.根据权利要求1所述的高产率干冰生产装置，其特征在于，所述回冷器为板翅式换热器、板式换热器、列管换热器或缠绕管换热器。
6.根据权利要求1所述的高产率干冰生产装置，其特征在于，所述过冷器为板翅式换热器、板式换热器、列管换热器或缠绕管换热器。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的高产率干冰生产装置，其特征在于，所述原料罐内储存的为1.6～2.5MPa、-26～-12℃的液体二氧化碳。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202222623359.7U CN218202216U (zh) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 一种高产率干冰生产装置 |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN218202216U true CN218202216U (zh) | 2023-01-03 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202222623359.7U Active CN218202216U (zh) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 一种高产率干冰生产装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN218202216U (zh) |
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2022
- 2022-09-30 CN CN202222623359.7U patent/CN218202216U/zh active Active
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